薩克打克庫木堤防工程設計探討

喬冠鋒

（喀什地區(qū)水利水電勘測設計院，新疆 喀什 844000）

1 工程概況

莎車縣薩克打克庫木防洪工程位于莎車縣阿瓦提鎮(zhèn)薩達克庫木村葉爾羌河右岸，為護岸工程，布置在右岸，總長3.045 km，起點樁號109+327，末點樁號112+372，防洪標準為10 a 一遇，起點（109+327）處設計洪峰流量2630 m3/s，設計洪水位1202.32 m，終點樁號112+372，設計洪峰流量2600 m3/s，設計洪水位1200.04 m。

該工程位于葉爾羌河沖洪積細土平原上，葉爾羌河沖洪積細土平原地勢總體為南高北低，由西南向北東緩傾，葉爾羌河流向由南向北。工程區(qū)屬昆侖山北麓的西南坳陷區(qū)、塔里木地臺南緣的西南臺坡及巴楚臺隆的西北部。本工程區(qū)地質構造較為穩(wěn)定，無大的活動斷層通過，無斷裂構造發(fā)育及其它不良地質現(xiàn)象。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015），本地區(qū)地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，相應的地震基本烈度為Ⅶ度。

根據(jù)防洪堤地層巖性、地下水埋深等情況分析，地層的透水性，主要取決于地層的巖性及其連通程度，衡量地層的透水性指標為滲透系數(shù)。防洪堤沿線的地層巖性以粉土和粉細砂為主。粉土的滲透系數(shù)為5.13×10-4cm/s；粉細砂的滲透系數(shù)為5.77×10-3cm/s；平均滲透系數(shù)為2.85×10-3cm/s，屬弱～中等透水層，因此應采取防滲措施。

2 堤防工程設計分析

2.1 堤防工程結構設計

根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB 50286-2013），該防洪工程堤頂寬度的確定除滿足堤身穩(wěn)定的要求外，主要考慮施工及搶險期間施工車輛上堤運行和管理交通、構造及其它要求，故堤頂寬度確定為4.0 m，路面鋪設厚30 cm 的砂礫石路面，砂礫石路面下鋪設500 g/m2無紡布，路面下設的無紡布與雷諾護坡下的無紡布布置為一體。以增強路面穩(wěn)定性，靠河岸堤頂側設置L 型路沿石。聚酯短纖無紡布技術指標規(guī)格應滿足相關技術要求。

2.2 堤坡設計分析

根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB 50286-2013）有關規(guī)定，通過穩(wěn)定計算確定堤防迎水面采用1∶2.5，背水面采用1∶2.0。

2.3 堤身加固設計

本次加固樁號109+327～112+372，長3.045 km。加固堤防先對原有護坡及基礎拆除清理，清基厚30 cm，穿越舊防洪堤段，拆除舊堤，并對堤身進行檢測和夯實，整理堤頂及坡面，按照設計堤頂高程、斷面形式及坡度進行填筑及坡面護砌。壩體填筑土料不得含有雜草、草根、樹根等雜物。堤防粘性土填筑碾壓密實度不應低于0.91，無粘性土碾壓后相對密度不應低于0.6[1]。

2.4 防沖刷設計

本次設計主要根據(jù)實測資料分析選擇沖刷深度，并結合已建工程中水毀實測沖深資料，同時考慮防護后河段沖刷深度相應減少的因素，從工程的安全角度考慮，確定堤防工程基礎沖刷深度為1.0 m；在河流沖刷嚴重段111+000～111+500，確定堤防工程基礎沖刷深度為4.0 m。結合葉爾羌河中上游河段已建防洪工程經(jīng)驗，考慮到便于施工及減少投資，基礎挖深1.2 m 左右。

3 堤防工程斷面型式選擇

根據(jù)防洪段河水流態(tài)及特點，結合堤身結構型式及護坡材料、基礎防護型式的選擇以及工程的造價等因素，本階段擬定以下兩種方案進行比較。

3.1 方案一：采用雷諾護坡、格賓石籠+四邊六面砼透水框架防沖

109+327～111+200 斷 面 型 式 按 堤 防 設 計 ，111+200～112+372 斷面型式按護岸設計。全斷面雷諾墊層護坡，格賓石籠+四面六邊砼透水框架護腳。防洪堤斷面型式為梯形，109+327～111+000 高6.0 m，堤頂寬度4.0 m；111+000～11 1+500 高7.9 m，堤頂寬度4.0 m；111+500～112+372 高7.1 m，堤頂寬度4.0 m。

沿壩頂每500 m 設置錯車平臺及上堤道路、每100 m 設置里程樁、每1 km 設置一個里程牌及水尺，水尺上標記警戒水位、保證水位。路面鋪設厚30 cm 的砂礫石路面，砂礫石路面下鋪設500 g/m2無紡布，無紡布鋪設至堤頂后坡，無紡布水平向壩體內鋪設1 m，然后埋入深度為0.5 m 的“V”型槽內，邊坡為1∶1，路面下設的無紡布與雷諾護坡下的無紡布布置為一體，以增強路面穩(wěn)定性。靠河岸堤頂側設置L 型路沿石。109+327～112+372 迎水面邊坡為1∶2.5，背水面邊坡為1∶2.0，背水面為素土夯實；迎水面采用30 cm 厚的雷諾護墊，雷諾護墊下伸至河床以下深度1.6 m，下設500 g/m2無紡布，無紡布下設100 mm 厚砂礫石墊層。雷諾護墊護坡每隔100 m 設置一道格賓石籠隔墻，隔墻寬50 cm，厚80 cm。坡腳放置厚60 cm，寬9.0 m 的格賓石籠水平防護，下設500 g/m2無紡布。在河流沖刷嚴重段，護腳厚度應加厚，防止河流淘刷，故111+000～111+500護腳采用2 層60 cm 厚的格賓石籠防護，下層格賓石籠寬9.0 m，上層格賓石籠寬5.0 m，結合7 m 的四面六邊混凝土透水框架，下設500 g/m2無紡布，上、下層格賓石籠錯縫布置。壩體采用當?shù)赝撂钪纯桑谭捞钪雺簤簩嵍炔坏陀?.91。砂礫石墊層相對密度不小于0.60。單公里投資約796.18 萬元。

3.2 方案二：河床以下防沖采用水力插板防沖墻

109+327～111+200 斷面型式按堤防設計，111+200～112+372斷面型式按護岸設計。迎水面采用現(xiàn)澆砼板護坡，砼板厚15 cm，下設礫石墊層厚30 cm。砼板護坡每隔50 m 設置一道隔墻，隔墻寬30 cm，厚60 cm。防沖采用水力插板連續(xù)墻形式，109+327～112+372 防沖深度河床以下深8 m。在水力插板連續(xù)防沖墻前設有2.7 m 長、0.3 m 寬短丁板，垂直水流方向，與順壩方向水力插板連為一體，下深與水力插板連續(xù)防沖墻一致。水力插板連續(xù)防沖墻頂部設有鋼筋砼帽梁，鋼筋砼帽梁、拉梁與水力插板連成一體，以增加水力插板的穩(wěn)定性。帽梁梁高0.5 m，梁寬0.35 m，與水力插板同長布置，拉梁高×寬為0.5 m×0.3 m，凈長5.0 m，每隔8.1 m 設一道。

3.3 方案的比選

對上述兩種方案從建筑材料、施工工期、耐久性、運行安全維修、環(huán)境影響和經(jīng)濟[2]等方面進行綜合考慮和比較，具體見表1。

表1 堤防斷面型式的比較

從建筑材料、施工工期、耐久性、運行安全維修、環(huán)境影響和經(jīng)濟等因素方面綜合考慮，認為方案一采用雷諾護坡、格賓石籠+四邊六面砼透水框架護底方案合理、經(jīng)濟實用，在施工工期有保證的情況下，耐久性較好，因此推薦方案一，109+327～112+372 段方案一單公里投資796.18 萬元，概算總投資2424.38 萬元。

4 結論

綜上所述，薩克打克庫木防洪工程存在防洪堤滲漏、土體滲透變形、邊坡穩(wěn)定等工程地質問題，經(jīng)過論述并提出了采用雷諾護坡，格賓石籠、四邊、六面體砼透水框架防沖的加固方案，有效提升了防洪工程堤防的穩(wěn)定性。堤防加固設計后，防洪工程地質問題得以有效解決，工程建成運行以來，堤防運行安全穩(wěn)定，再未出現(xiàn)病險問題。